TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN

  • Số trang: 85 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 57 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Lê Huỳnh Xuân Mai TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Lê Huỳnh Xuân Mai TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Đông Sơn Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các số liệu, nội dung trong luận văn là trung thực. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 09 năm 2013. Tác giả luận văn Lê Huỳnh Xuân Mai 1 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình và những lời động viên của gia đình, quý thầy cô và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Bộ môn Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao của Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Tiến sĩ Nguyễn Đông Sơn, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Toàn bộ giảng viên bộ môn Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao của Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu, nền tảng vững chắc để thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho tôi những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn tới anh Nguyễn Tấn Châu ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy và tập thể lớp cao học Vật lý hạt nhân khóa 22 đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2013 2 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 1 LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 2 MỤC LỤC .................................................................................................................... 3 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. 5 MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 6 CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI MÁY PET ............................................................................................................ 9 1.1. Sơ lược về máy PET .....................................................................................................9 1.1.1. Nguyên lý hoạt động của máy PET .........................................................................9 1.1.2. Một số ứng dụng lâm sàng của PET, PET/CT ......................................................11 1.1.3. Các quy trình kỹ thuật [1]......................................................................................13 1.2. Sự bố trí các phòng chức năng tại một cơ sở PET hay PET/CT [11, tr. 48-55] ...15 1.2.1. Vị trí cơ sở PET trong bệnh viện ...........................................................................15 1.2.2. Thiết kế một cơ sở PET .........................................................................................16 1.3. An toàn bức xạ trong cơ sở PET ..............................................................................18 1.3.1. Những quy định về giới hạn liều phóng xạ [3, tr.174-176] ...................................18 1.3.2. Bảo vệ bức xạ cho nhân viên trong cơ sở PET [10, tr.23-31] ...............................20 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET ...................................................................................................... 23 2.1. Mục đích và nguyên tắc của thiết kế che chắn ........................................................23 2.1.1. Mục đích ................................................................................................................23 2.1.2. Nguyên tắc của thiết kế che chắn ..........................................................................23 2.2. Những yếu tố cần thiết trong che chắn [16, tr.16-22] .............................................26 2.2.1. Tường bên trong ....................................................................................................26 2.2.2. Tường bên ngoài ....................................................................................................27 2.2.3. Sàn nhà và trần nhà................................................................................................28 2.2.4. Vùng không gian xen kẽ ........................................................................................29 2.3. Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan đến tính toán che chắn ........................29 2.3.1. Mục tiêu của thiết kế che chắn P (shielding design goals)....................................29 2.3.2. Hằng số suất liều hiệu dụng 𝚪 (effective dose rate constant) ................................29 2.3.3. Hoạt độ hấp thu Ao (administered activity ) ..........................................................32 2.3.4. Hệ số chiếm cứ T (occupancy factor)....................................................................32 3 2.3.5. Hệ số giảm liều Rt (dose reduction factor) ............................................................33 2.3.6. Hệ số truyền qua B (transmission factor) ..............................................................33 ..................................................................................................................................... 36 2.3.7. Kerma (kinetic energy released per mass unit ) ....................................................37 2.3.8. Liều hiệu dụng (effective dose) .............................................................................37 2.4. Phương pháp tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET [6] ..................................38 2.4.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm (hấp thu) .......................................................40 2.4.2. Tính toán che chắn đối với phòng chụp ảnh..........................................................41 2.4.3. Tính toán che chắn đối với tầng trên và tầng dưới của cơ sở PET........................43 2.4.4. Các phòng liền kề với khu vực kiểm soát .............................................................46 2.5. Những cân nhắc trong thiết kế che chắn .................................................................48 2.5.1. Một số hướng dẫn để thực hiện tốt hơn thiết kế che chắn cho cơ sở PET ............49 2.5.2. Sự thiết kế cơ sở PET một cách hợp lý .................................................................52 2.5.3. Che chắn máy CT ..................................................................................................52 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET/CT Ở BỆNH VIỆN CHỢ RẪY. ...................................................................... 53 3.1. Dữ liệu để tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy ..............53 3.1.1. Sơ đồ mô phỏng điểm tính liều của cơ sở PET/ CT ..............................................53 3.1.2. Các tham số trong tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT .....................................54 3.1.3. Số liệu tính liều hiệu dụng tại các phòng trong cơ sở PET/CT .............................55 3.2. Tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy ...................57 3.2.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm 2 và 3 ............................................................57 3.2.2. Tính toán che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân .................................................59 3.2.3. Tính toán che chắn cho phòng chụp PET/CT........................................................62 3.2.4. Kiểm tra ATBX sau khi che chắn chì ở các phòng phóng xạ ...............................68 3.3. Đánh giá kết quả và thảo luận ..................................................................................71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 75 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 77 4 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAPM : American Association of Physicists in Medicine ALARA : As Low As Reasonably Achievable AP : Antero posterior ATBX : An toàn bức xạ CFR : Code of Federal Regulations CPM : Count per minute CT : Computed Tomography CTDI : Computed Tomography Dose Index DCPX : Dược chất phóng xạ DLP : Dose Length Product FDG : Fluorodeoxyglucose HVL : Half value layer IAEA : International Atomic Energy Agency ICRP : International Commission on Radiological Protection Kerma : Kinetic Energy Released in Material LOR : Line Of Response MRI : Magnetic resonance imaging NCRP : National Council on Radiation Protection PET : Positron Emission Tomography SI : The International System of Units SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TF : Table feed TVL : Tenth value layer 5 MỞ ĐẦU Con người luôn phải chống lại với những khắc nghiệt trong cuộc sống như lũ lụt, hạn hán, động đất, sống thần,... và cả bệnh tật nữa. Với bệnh tật thì ung thư được xem như là một bản án tử hình. Để hỗ trợ các bác sỹ trong việc khám và chữa bệnh nói chung, bệnh ung thư nói riêng thì cần phải có các thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trên thế giới, các thiết bị này ngày càng hoàn thiện về tính năng cũng như sự tiện dụng. Trong đó, chụp ảnh cắt lớp phát xạ positron (PET) là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh hiệu quả và được đưa vào sử dụng ở nước ta trong những năm gần đây. Với ảnh chụp cắt lớp vi tính (CT) chỉ có thể cho biết hình ảnh về cấu trúc giải phẩu học. Riêng với ảnh chụp PET cho biết chức năng trao đổi chất của các mô, cơ quan con người. Chính khả năng này giúp các bác sỹ phát hiện bệnh trước khi cơ thể có những thay đổi về cấu trúc giải phẫu học và đưa ra các phác đồ điều trị một cách có hiệu quả. Tuy nhiên với kỹ thuật chụp ảnh PET thì bệnh nhân trở thành nguồn phóng xạ sau khi được tiêm dược chất phóng xạ (DCPX) vào cơ thể. Các bức xạ này phát ra mang năng lượng 511 KeV. Đối với máy chụp ảnh cắt lớp đơn photon (SPECT) và máy CT thì các bức xạ phát ra mang năng lượng lần lượt khoảng 140 KeV và 100 KeV. Như vậy, các bức xạ từ chụp ảnh PET mang năng lượng cao hơn nhiều so với chụp SPECT và CT. Điều nguy hiểm là phóng xạ tích lũy trong cơ thể con người theo năm tháng. Nó có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. Do đó, vấn đề đảm bảo an toàn bức xạ (ATBX) phải đặt lên hàng đầu. Với bệnh nhân, cùng với những lợi ích trong chẩn đoán thì luôn đi kèm với những tác hại tiềm tàng của bức xạ. Nên các y bác sỹ luôn cân nhắc cho từng trường hợp cụ thể. Còn đối với nhân viên bức xạ và công chúng thì việc phòng chống bức xạ được quy định rõ ràng trong những tiêu chuẩn quốc gia. Hiểu được tầm quan trọng của vấn đề này, một số tổ chức như ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ (ICRP) và cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã có những đóng góp quan trọng trong việc khuyến cáo và ban hành các tiêu chuẩn ATBX. Từ những năm 30, ICRP đã khuyến cáo rằng mọi tiếp xúc với bức xạ vượt quá giới hạn phông bình thường nên giữ ở mức độ càng thấp càng tốt. Khuyến cáo đó được bổ sung bằng những khuyến cáo giới hạn liều được điều chỉnh hàng năm, để giúp đỡ nhân viên bức xạ và công chúng phòng tránh quá liều. Cụ thể là giới hạn liều đối với nhân viên bức xạ trong một năm riêng lẻ có thể lên tới 50 mSv/năm nhưng phải bảo đảm liều trung bình trong 5 năm làm việc liên tục không được vượt quá 20 6 mSv/năm. Đối với công chúng thì liều thấp hơn nhưng không nên vượt quá 1 mSv/năm [3, tr.174-176]. Để bảo đảm những quy định về ATBX vừa nêu, ngoài việc giảm thời gian tiếp xúc với nguồn phóng xạ và tăng khoảng cách đến nguồn phóng xạ thì chủ yếu được thực hiện bằng cách che chắn. Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân cận còn gọi là tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET. Sự tính toán này có nhiều phức tạp do sự đóng góp của nhiều nguồn phóng xạ đặt ở nhiều nơi tiếp giáp với các khu vực có người lưu lại (gọi là khu vực chiếm cứ). Với chụp CT thì bức xạ phát ra trong một khoảng thời gian nhất định và chỉ cần che chắn cho phòng máy CT. Còn đối với chụp PET thì bức xạ phát ra trong khoảng thời gian khá dài: 60 phút hấp thu, 30 phút chụp ảnh. Bên cạnh đó, bệnh nhân có sự đi lại từ phòng tiêm thuốc (phòng hấp thu) đến phòng vệ sinh dành riêng cho bệnh nhân, rồi đến phòng chụp PET. Nên việc che chắn không chỉ cho phòng chụp PET mà còn che chắn cho phòng tiêm, phòng vệ sinh của bệnh nhân PET, các phòng bên cạnh, trên và dưới các phòng phóng xạ này. Theo số liệu hệ số suy giảm tuyến tính ở tài liệu [3, tr.50] với bức xạ mang năng lượng 511 KeV thì bề dày một nửa này là 4,2 mm chì hay 3,4 cm bê tông, còn với năng lượng bức xạ của máy CT khoảng 100 KeV thì bề dày một nửa này là 0,1 mm chì hay 1,7 cm bê tông. Do đó, bề dày của vật liệu che chắn cho PET lớn hơn đáng kể so với che chắn cho máy CT. Việc thiết kế che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET là một bài toán vừa mang tính khoa học vừa mang tính kinh tế. Một mặt, nó phải đáp ứng được các quy định về liều giới hạn đối với từng đối tượng cụ thể. Mặt khác, nó cần hợp lí về chi phí che chắn. Tuy nhiên, tính toán che chắn không thể giải quyết được nếu chỉ dựa vào những công thức đơn giản về sự suy giảm của chùm tia photon khi đi qua vật chất, mà còn cần dựa trên sự hiểu biết về đặc trưng của nguồn phát bức xạ, thời lượng làm việc cũng như cách bố trí các phòng chức năng trong cơ sở PET. Trước những vấn đề quan tâm cần giải quyết như trên, tôi đã chọn đề tài “Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân cận“ làm đề tài luận văn thạc sĩ. Hiện nay, hướng dẫn chung về phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở PET đã được trình bày bởi nhóm 108 của hiệp hội y vật lí Bắc Mỹ (AAPM Task Group 108) [6]. Dựa trên 7 tài liệu này, luận văn sẽ tìm hiểu cơ sở khoa học, phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở PET và áp dụng trong trường hợp cụ thể. Luận văn gồm những nội dung chính như sau: Phần I: Mở đầu Phần này trình bày những hiểu biết tổng quan của tác giả về ATBX liên quan đến chụp ảnh PET, kỹ thuật tính toán che chắn và từ đó đề ra mục tiêu nghiên cứu. Phần II: Nội dung Chương 1- Những vấn đề chung trong an toàn bức xạ đối với máy PET. Chương này trình bày những kiến thức cơ bản về nguyên lý hoạt động, ứng dụng lâm sàng, các quy trình kỹ thuật của chụp PET và sự bố trí các phòng chức năng trong cơ sở PET. Đồng thời cũng đề cập đến những quy định về giới hạn liều và vấn đề bảo vệ bức xạ cho nhân viên. Chương 2 - Phương pháp tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET Chương này trình bày mục đích và những nguyên tắc của thiết kế che chắn, những yếu tố cần thiết trong che chắn, những khái niệm và đại lượng liên quan đến tính toán che chắn và phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở PET. Chương 3 -Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy. Chương này trình bày quá trình tính toán bề dày chì che chắn cho các phòng phóng xạ ở bệnh viện Chợ Rẫy và đánh giá, thảo luận các kết quả. Phần III: Kết luận và kiến nghị Tổng kết các kết quả đã đạt được đồng thời đưa ra các kết luận và nhận định về đề tài này. Ngoài ra, nêu lên những kiến nghị về phương pháp tính toán, phương hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo cho đề tài. 8 CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI MÁY PET PET được xem là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh hiện đại, mang lại hiệu quả cao. PET hoạt động dựa trên cơ sở vật lý là sự phát xạ positron và tương tác của tia gamma với vật chất. Bên cạnh đó, với đề tài “Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân cận“ thì rất cần thiết phải tìm hiểu sự bố trí các phòng chức năng trong cơ sở PET để đảm bảo ATBX cũng như chi phí che chắn hợp lý. 1.1. Sơ lược về máy PET 1.1.1. Nguyên lý hoạt động của máy PET PET là một kỹ thuật chẩn đoán hiệu quả trong việc xác định các mô có một tỷ lệ trao đổi chất cao. PET không giống với các kiểu chẩn đoán khác dựa trên bức xạ. Các kiểu chụp ảnh khác cho ra một hình ảnh giải phẫu của một mô hoặc cơ quan trong khi đó hình ảnh PET xác định được mức độ trao đổi chất. PET dựa trên nguyên lý sử dụng các DCPX (đồng vị phóng xạ phát bức xạ positron gắn với hợp chất đánh dấu) tập trung đặc hiệu vào các mô trong cơ thể cần khảo sát theo cơ chế chuyển hóa, hoạt động chức năng. Máy PET sẽ ghi nhận lại bức xạ phát ra từ các mô đó. Một positron phát ra từ hạt nhân nguyên tử của đồng vị phóng xạ kết hợp với một điện tử tự do (electron) trong mô cơ thể, tạo nên sự hủy cặp positron - electron. Hiện tượng hủy cặp này sẽ phát ra hai tia gamma có năng lượng 511 keV theo 2 hướng ngược nhau. Hủy cặp Hình 1.1: Sự hủy cặp positron - electron [4, tr.26] Các đầu dò gamma được bố trí thành một vòng tròn, để dò tìm bức xạ hủy cặp gây ra bởi các positron tương tác với các electron. Nếu cả hai gamma này được ghi nhận đồng thời (ghi nhận trùng phùng) bởi hai đầu dò thì sẽ có một xung điện phát ra. Vị trí xuất hiện của hai gamma được xem là nằm trên một đường nối giữa hai đầu dò đó, kí hiệu là LOR 9 Hình 1.2: Các đường nối sự kiện trùng phùng (LOR) [4, tr.26] Mỗi sự kiện trùng phùng tương ứng với một LOR xác định. Số LOR tối đa giữa các cặp đầu dò trên cùng vòng tròn là n2/2, với n là số đầu dò trên một vòng tròn. Có thể có đến hàng triệu LOR. Máy PET thường có nhiều vòng tròn của đầu dò được đặt sát nhau. Các đầu dò của các vòng tròn khác nhau cũng có thể ghi nhận trùng phùng. Các dữ liệu trùng phùng được lưu trữ trong các sinogram. Thông tin trong sinogram sẽ được chuyển đổi thành hình ảnh nhờ phần mềm tái tạo ảnh chuyên dụng. Máy PET tại cùng một thời điểm có thể ghi nhận hàng triệu dữ liệu như vậy, tạo nên hình ảnh phân bố phóng xạ trong không gian của tổ chức, cơ quan trong cơ thể. Thiết bị ghi nhận sự trùng phùng Sinogram Hủy cặp Tái tạo ảnh Hình 1.3: Sơ đồ hoạt động của máy PET [13, tr.6] Hiện nay để tăng hiệu quả chẩn đoán hình ảnh người ta kết hợp giữa máy PET và máy CT. Về hoạt động, chức năng chụp CT là chùm photon được tạo ra từ bên ngoài bằng ống phát tia X, xuyên qua cơ thể bệnh nhân và được ghi nhận bởi đầu dò phía đối diện nguồn tia X. Khi đó có sự kết hợp giữa hình ảnh chức năng, chuyển hóa ở mức độ tế bào, mức độ phân tử của ảnh PET với hình ảnh cấu trúc giải phẫu rõ nét của các cơ quan, định vị chính 10 xác của chụp CT. Do vậy, PET/CT có khả năng phát hiện tổn thương và các biến đổi bất thường trong cơ thể ở những giai đoạn rất sớm đặc biệt là sự hình thành, phát triển và di căn của các khối u. Các kết quả ghi bằng máy PET/CT góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán và điều trị ung thư, đặc biệt là đánh giá được đáp ứng của bệnh sau mỗi đợt điều trị, giúp bác sỹ lựa chọn phác đồ tối ưu đảm bảo hiệu quả điều trị cao nhất cho bệnh nhân. Hình 1.4: Sơ đồ hoạt động của máy PET/CT [10, tr.7] 1.1.2. Một số ứng dụng lâm sàng của PET, PET/CT 1.1.2.1. Ung thư Trong những năm qua, trên thế giới số ca kiểm tra PET gia tăng rất nhiều. Ban đầu, các nghiên cứu PET chủ yếu tập trung vào việc trao đổi chất và chức năng của não. Nhưng khi công nghệ phát triển mạnh thì dẫn tới sự ra đời của máy chụp PET toàn thân, áp dụng chủ yếu trong chẩn đoán ung thư. Hiện nay lên đến 95% của các hoạt động lâm sàng tại của một cơ sở PET liên quan đến nghiên cứu ung thư. Lý do chủ yếu mà PET thành công trong ung thư là vì nó cung cấp một lượng thông tin đáng kể trong chẩn đoán, rất hữu ích cho việc quản lý lâm sàng của bệnh nhân. Tế bào ung thư có một đặc trưng là hấp thu mạnh một chất giống như đường, đó là fluorodeoxyglucose (FDG). Tế bào này có hoạt động trao đổi đường nhiều hơn tế bào bình thường và biểu hiện tăng sự vận chuyển đường, dẫn đến một tỷ lệ rõ rệt giữa khối u và nền. PET hay PET/CT có vai trò đặc biệt đối với ung thư. Các phương pháp chẩn đoán hình ảnh như CT, cộng hưởng từ (MRI), siêu âm... chỉ phát hiện và đánh giá được các tổn thương đã có những thay đổi về cấu trúc giải phẫu, mật độ của tổ chức. Vì vậy, các phương pháp 11 này thường gặp khó khăn hoặc dễ bỏ sót các tổn thương có đường kính khá nhỏ. Trong khi đó, chụp ảnh toàn thân bằng máy PET hay PET/CT có thể phát hiện các bất thường về chuyển hoá, ghi được những hình ảnh bệnh lý sớm, còn nhỏ khi chưa có thay đổi cấu trúc. Ở các bệnh nhân ung thư, sau phẫu trị, xạ trị, hoá trị các tổn thương có thể bị biến dạng, thay đổi cấu trúc nên hình ảnh CT, MRI có nhiều hạn chế trong việc xác định tổ chức còn sót, không phân biệt được tổ chức xơ hóa với tái phát, di căn... Kỹ thuật PET cho phép khắc phục nhược điểm đó của CT và MRI. Vì vậy, độ nhạy và hiệu quả chẩn đoán ung thư của PET cao hơn rất nhiều so với các phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác. Do đó mà chụp ảnh PET có nhiều ưu điểm như: - Tầm soát hoặc phát hiện ung thư - Phân loại giai đoạn ung thư - Theo dõi đáp ứng liều điều trị - Phát hiện và đánh giá tái phát, di căn ung thư - Đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị 1.1.2.2. Trong thần kinh học và tâm thần học Liên quan đến nghiên cứu hình ảnh não, đáng chú ý rằng não bộ là cơ quan đầu tiên được nghiên cứu bằng cách chụp CT như một thay thế cho điện não đồ và các kỹ thuật xâm lấn chỉ có gần 40 năm trước đây. PET khi sử dụng FDG được ứng dụng để chẩn đoán và đánh giá bệnh động kinh, chứng mất trí nhớ (bệnh Alzheimer)... Trước đây, phương pháp chẩn đoán chứng mất trí nhớ đòi hỏi phải có nhiều cách đánh giá, tốn kém và kéo dài nhiều năm. 1.1.2.3. Trong tim mạch Các ứng dụng của PET hay PET/CT trong tim mạch là ghi hình tưới máu cơ tim và đánh giá sự sống còn của cơ tim. Ghi hình tưới máu cơ tim với PET có độ nhạy lớn hơn ít nhưng độ đặc hiệu lớn hơn đáng kể so với kỹ thuật SPECT. FDG-PET đối với đánh giá sự sống còn của cơ tim làm tăng tỷ lệ phần trăm biểu hiện bệnh lý cơ tim về chứng thiếu máu cục bộ hoặc đánh giá sau ghép tim. FDG-PET cũng được chấp nhận rộng rãi là một tiêu chuẩn vàng đối với đánh giá sự sống còn của cơ tim. 12 1.1.3. Các quy trình kỹ thuật [1] 1.1.3.1. Tiến hành kiểm tra kỹ thuật và chuẩn máy Tiến hành kiểm tra kỹ thuật và chuẩn máy PET hay PET/CT theo quy định để đảm bảo máy hoạt động tối ưu. 1.1.3.2. Một số thuốc phóng xạ và liều dùng. Để chụp PET hay PET/CT cần phải có DCPX. Đó là một hợp chất được đánh dấu bởi đồng vị phóng xạ phát positron. Tùy theo mục tiêu chẩn đoán sẽ sử dụng một cách thích hợp. Dưới đây là một số DCPX thường được dùng trong lâm sàng hiện nay. + Thuốc phóng xạ: 18F-FDG - Liều dùng: 0,14 - 0,15 mCi/kg cân nặng cơ thể (5,18 - 5,55 MBq/kg). - Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 45 - 90 phút. + Thuốc phóng xạ: 11C-Acetate - Liều dùng: 15 - 20 mCi (555 - 740 MBq). - Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 20 phút. + Thuốc phóng xạ: 18F-DOPA - Liều dùng: 2,7 - 5,4 mCi (100 - 200 MBq). - Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 90 phút. + Thuốc phóng xạ: 13N-NH3 - Liều dùng: 10 - 20 mCi (370 - 740 MBq). - Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 1,5 - 3 phút. 1.1.3.3. Thuốc cản quang - Tùy theo trường hợp cụ thể, có thể chỉ định dùng hoặc không dùng thuốc cản quang khi chụp CT. Chụp có tiêm thuốc cản quang thường được sử dụng trong các trường hợp chụp chẩn đoán, theo dõi người bệnh ung thư. - Liều lượng: trung bình 1,2 ml/kg cân nặng cơ thể (không quá 1,5 ml/kg cân nặng cơ thể cho một lần chụp). 13 1.1.3.4. Các bước tiến hành + Chuẩn bị người bệnh - Giải thích, tư vấn trước cho người bệnh và thân nhân về phương pháp và các bước tiến hành chụp PET hay PET/CT chẩn đoán. - Người bệnh nhịn ăn ít nhất 4 giờ trước khi được tiêm thuốc để chụp PET hay PET/CT. - Người bệnh được thăm khám, khai thác tiền sử bệnh, tình trạng thai nghén hay đang cho con bú, lập hồ sơ cho mỗi người bệnh. - Kiểm tra đường huyết trước khi tiêm 18F-FDG (đường huyết phải thấp hơn 150 mg/dl hoặc 8,0 mmol/l). - Kiểm tra chức năng thận trước, nếu có chỉ định sử dụng thuốc cản quang. - Lập đường truyền tĩnh mạch. - Sau khi tiêm 18F-FDG, người bệnh uống nhiều nước (ít nhất 1/2 lít nước) trước khi chụp ảnh. - Người bệnh nằm nghỉ tại phòng theo dõi trước khi chụp ảnh 45 - 90 phút, hạn chế tối đa việc đi lại, nói chuyện vận động trước khi chụp ảnh. - Người bệnh đi tiểu hết trước khi vào phòng chụp ảnh. + Tư thế người bệnh và chụp ảnh - Đưa người bệnh lên bàn ghi ảnh. - Người bệnh được đặt nằm ngửa, thẳng. - Tiến hành nhập thông tin người bệnh vào máy tính điều khiển. - Chọn chương trình (protocol) chụp (toàn thân, não, tim…) - Tiến hành chụp CT trước. - Tiến hành chụp PET sau. 1.1.3.5. Hướng dẫn người bệnh sau khi chụp PET/CT - Người bệnh sau khi chụp ảnh PET được theo dõi trong phòng riêng. Bác sỹ kiểm tra lại hình ảnh thu được, bảo đảm đã đạt yêu cầu mới cho người bệnh ra về. 14 - Hướng dẫn người bệnh đi tiểu sạch vào bể thải trước khi ra về và tiếp tục uống nhiều nước và đi tiểu nhiều lần trong ngày. - Người bệnh hạn chế tiếp xúc với mọi người xung quanh trong vòng 3 giờ, tránh tiếp xúc trong vòng 24 giờ với phụ nữ đang mang thai và trẻ em. 1.1.3.6. Đánh giá kết quả chụp PET - Hình ảnh thu được chuyển sang máy tính có phần mềm xử lý, phân tích hình ảnh PET hay PET/CT. - Bác sỹ đọc, phân tích và trả kết quả chính là bác sỹ chuyên khoa y học hạt nhân. Khi cần thiết có thể hội chẩn thêm với bác sỹ chẩn đoán hình ảnh và bác sỹ chuyên khoa liên quan. 1.2. Sự bố trí các phòng chức năng tại một cơ sở PET hay PET/CT [11, tr. 48-55] 1.2.1. Vị trí cơ sở PET trong bệnh viện Đặt một cơ sở PET trong một bệnh viện lớn có lợi thế là tập trung chăm sóc sức khỏe tại một địa điểm mà thuận tiện cho bệnh nhân. PET có thể được đưa vào tiêu chuẩn hóa việc chẩn đoán bệnh. Các dịch vụ hậu cần của bệnh viện sẽ hỗ trợ hoạt động của các cơ sở PET, mà thường được tổ chức như là một phòng khám riêng của bệnh viện, phải có giấy phép cho việc xử lý của các nguồn phóng xạ. Vị trí của cơ sở PET cũng là một vấn đề rất quan trọng vì nó có thể ảnh hưởng đến sự đi lại của bệnh nhân, vật liệu và bảo vệ bức xạ. Cần có một lối ra độc lập cho bệnh nhân sau khi chụp ảnh, tránh việc xen lẫn với các bệnh nhân khác hoặc nơi cộng đồng trong bệnh viện. Đối với dược chất phóng xạ FDG, phải được chuyển giao kịp thời hoặc có thể đến “hot lab” của cơ sở. Vấn đề bảo vệ bức xạ liên quan đến các loại công việc để tránh tiếp xúc không cần thiết với công chúng cũng như gây nhiễu chức năng của các thiết bị nhạy. Cơ sở PET đặt trong khoa y học hạt nhân sẽ đem lại nhiều thuận lợi. Đầu tiên, cần chú ý đến không gian, bởi vì có nhiều phòng chức năng được sử dụng phổ biến. Thứ hai, các nhân viên đã được đào tạo trong việc sử dụng các chất phóng xạ và quen thuộc với vấn đề bảo vệ bức xạ. Hơn nữa, một số nhân viên được luân chuyển thường xuyên và do đó giảm thiểu tiếp xúc với bức xạ. 15 1.2.2. Thiết kế một cơ sở PET Khi thiết lập một cơ sở PET cần phải cân nhắc kích thước của phòng chụp ảnh, số lượng phòng tiêm thuốc và đáp ứng thêm nhu cầu bảo vệ bức xạ. Nhìn chung, việc xây dựng một cơ sở mới là sự lựa chọn thuận lợi nhất vì nó cung cấp các lựa chọn tốt hơn về những thiết kế phù hợp nhất, bố trí các hoạt động và kích thước của toàn bộ cơ sở. Thiết kế một cơ sở PET phù hợp với những chức năng, các hoạt động cụ thể thì cần có sự phối hợp của cả một tập thể. Điều đó bao gồm giám đốc cơ sở, bác sỹ, kiến trúc sư, các kỹ sư, các chuyên gia bảo vệ bức xạ và các nhà cung cấp. Bước tiếp theo là lập một kế hoạch có tính toán đến các phòng và không gian sẽ được phân phối theo chức năng trong mỗi vùng và các biện pháp bảo vệ bức xạ. Tùy theo nguy cơ nhiễm phóng xạ và các mức độ tiếp xúc với bức xạ, người ta chia thành: vùng kiểm soát, vùng không kiểm soát. - Vùng kiểm soát là vùng mà sự tiếp cận với vùng đó bị giới hạn và sự chiếu xạ nghề nghiệp lên toàn bộ nhân viên phải tuân theo các quy tắc ATBX. Các công việc liên quan đến nguồn phóng xạ như: bơm rút DCPX, tiêm DCPX cho bệnh nhân, hướng dẫn và đưa bệnh nhân vào vị trí chụp ảnh,… Khi đó mọi sự tiếp cận, lưu trú và điều kiện làm việc được kiểm soát theo mục đích ATBX. Các nhân viên làm việc trong vùng này cần được giám sát, kiểm tra thường xuyên về sự phơi nhiễm. - Vùng không kiểm soát là tất cả những vùng còn lại của bệnh viện, trung tâm y tế và các khu vực xung quanh. Vùng không kiểm soát là khu dành cho bệnh nhân, khách viếng thăm và những nhân viên làm việc không thường xuyên với các nguồn bức xạ. 1.2.2.1. Vùng không kiểm soát + Phòng tiếp nhận bệnh Khi bệnh nhân đến, họ đăng ký với nhân viên tiếp nhận bệnh. Những quyển sách nhỏ và tờ rơi về thông tin chung về kỹ thuật PET/CT và bất kỳ đề nghị cụ thể nào mà áp dụng cho sự chụp ảnh đều được cung cấp và có thể đọc trong khi chờ đợi. Thông thường, phòng tiếp nhận được nằm ở mặt trước của cơ sở, phòng thư ký ở phía sau. Diện tích cần thiết cho hai khu vực này từ 10-20 mét vuông, tùy thuộc vào khối lượng công việc. 16 + Phòng chờ Lịch hẹn cho phép thời gian chờ đợi không quá 30 phút và nếu bất kỳ sự chậm trễ của bệnh nhân cần phải được thông báo. Bệnh nhân thường phải có người đi kèm. Do đó, phòng chờ phải được xây dựng phù hợp. Một khu vực rộng không ít hơn 16 mét vuông (đối với cơ sở chỉ có một máy chụp ảnh PET). Và được xây dựng gần phòng tiếp nhận bệnh. + Phòng tư vấn Trong phòng này, các hồ sơ lâm sàng được phân tích và bệnh nhân được phỏng vấn và kiểm tra thể chất nếu cần thiết. Bệnh nhân được thông báo về bản chất của việc kiểm tra mà bệnh nhân sẽ trải qua. Phòng này gần với phòng chờ. Một diện tích không nhỏ hơn 12 mét vuông là vừa đủ. + Văn phòng. Ngoài phòng báo cáo, một số phòng nhất định nên có sẵn cho các cán bộ lâm sàng, khoa học và kỹ thuật, cho các cuộc họp và hoạt động giảng dạy. Số lượng tùy thuộc vào kích thước và mục tiêu của cơ sở. 1.2.2.2. Vùng kiểm soát + Phòng chứa dược chất phóng xạ trước khi tiêm (hot lab) Thông thường, dược chất phóng xạ PET có thể được phân phối cho phòng tiêm thuốc theo hai cách: một ống tiêm đơn liều hoặc trong một lọ. Khi trong lọ, phóng xạ có thể là rất cao, tùy thuộc vào số lượng bệnh nhân và mỗi liều được phân phối từ lọ thuốc. Trong trường hợp này, một căn phòng nhỏ được thiết kế như là một “hot lab” với che chắn cho phát xạ positron và gần phòng tiêm thuốc là cần thiết. + Phòng tiêm thuốc Khi bắt đầu tiêm thuốc, bệnh nhân được nằm trên giường hoặc ngồi trên một chiếc ghế ngả. Thường thì bệnh nhân được tiêm liều FDG. Diện phòng tiêm thuốc không ít hơn khoảng 12-16 mét vuông. Phòng này cần đặt gần phòng chụp ảnh. Vị trí và kích thước là rất quan trọng, nó tạo điều kiện để các hoạt động trong cơ sở PET được dễ dàng. + Phòng vệ sinh 17 Sau khi tiêm thuốc một thời gian, bệnh nhân cần bài tiết một lượng chất phóng xạ trong bàng quang của họ. Nhà vệ sinh phải được đặt liền kề với các phòng tiêm thuốc để đảm bảo yêu cầu về ATBX. + Phòng chụp ảnh và phòng điều khiển Đây là phần cốt lõi của cơ sở PET. Phòng chụp ảnh cần bố trí có sự liên kết với phòng tiêm thuốc, phòng vệ sinh. Mặc dù, khu vực cần thiết để lắp đặt một máy PET có thể nhỏ khoảng 7 m ×5 m nhưng nếu không gian được mở rộng thì sẽ dễ dàng trong việc chẩn đoán cũng như duy trì hoạt động. + Phòng chờ sau khi chụp ảnh xong Bệnh nhân nên chờ sau khi chụp ảnh xong. Họ cũng cần phải thay đổi quần áo. Bệnh nhân sẽ được ra về, rời khỏi cơ sở PET từ phòng này. + Phòng chứa rác thải phóng xạ. Các vật liệu được sử dụng cho việc phân chia liều FDG và những thứ mà có thể bị ô nhiễm (quần áo, khăn trải bàn…) nên được cất giữ trong một khu vực dành riêng cho sự phân rã phóng xạ trước khi được xử lý. Toàn bộ không gian là cần thiết cho một phòng chứa rác thải phóng xạ là khoảng 170-200 mét vuông, trong đó khoảng một nửa là vùng hạn chế, một nửa còn lại sẽ tổ chức các hoạt động không bao hàm việc sử dụng phóng xạ, chẳng hạn như văn phòng. 1.3. An toàn bức xạ trong cơ sở PET 1.3.1. Những quy định về giới hạn liều phóng xạ [3, tr.174-176] Theo quy định của luật liên bang 10 CFR20 về các giới hạn liều cho các vùng kiểm soát và vùng không kiểm soát, các cơ sở phóng xạ phải được che chắn sao cho liều hiệu dụng trong các khu vực không kiểm soát không được vượt quá 1 mSv/năm hay 20 µSv/tuần. Giới hạn này trở thành tiêu chuẩn trong việc tính toán che chắn cho các vùng không kiểm soát. Liều giới hạn cho các nhân viên làm việc trong vùng kiểm soát là 50 mSv/năm. Tuy nhiên, hầu hết các tính toán che chắn nhằm đạt mức dưới 5 mSv/năm đối với khu vực kiểm soát nhằm phù hợp với các khuyến cáo ALARA. 18
- Xem thêm -